【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.16】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24MS1017
利用課題名 / Title
超伝導体ナノ微粒子分散複合化合物の超伝導近接効果
利用した実施機関 / Support Institute
自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
近接効果，フラクタル，バンド構造,資源代替技術/ Resource alternative technology,超伝導/ Superconductivity
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
内野 隆司
所属名 / Affiliation
神戸大学大学院理学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
藤原基靖,伊木志成子,宮島瑞樹,上田正
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
MS-218：SQUID（MPMS-7）
MS-219：SQUID（MPMS-XL7）
MS-217：電子スピン共鳴（E580）
MS-220：SQUID (MPMS3 DC)
MS-229：絶対PL量子収率測定装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年，申請者らは，酸化物－金属マグネシウム間の固相酸化還元反応により作製したMgO（絶縁体）， MgB2（超伝導体）から構成されるナノコンポジットが，ボイドがなく，かつ，原子レベルでクリーンなヘテロ界面を有した緻密なバルク体を形成することを報告した。さらに，同ナノコンポジットの電気抵抗率は，38.5 Kで超伝導転移を示した後，約33 Kでほぼゼロとなることがわかった。ゼロ抵抗の発現は，超伝導近接効果によりMgB2粒子間の常伝導相内にも超伝導相関が誘起され系全体が超伝導化したことを示唆している。さらに，低印加磁場での帯磁率測定によって，35 K以下の温度域で超伝導体積分率がほぼ１００％となることを確認している。 しかし，本ナノコンポジット中のMgB2の体積百分率は20 %に満たないので，得られた観測結果はこれまでのパーコレーション理論では説明できない。このような現象の報告例は過去になく，これまでの薄膜系，微粒子分散系とは本質的に異なる長距離かつ3次元的な超伝導近接作用による超伝導相関がバルク内で実現していると推察される。そこで，本研究では，分子科学研究所，機器センター所有のSQUID型磁化測定装置および電子スピン共鳴装置(ESR)を用いて，この特異な超伝導近接効果の発現機構を解明する。本年度は特に，試料中に強磁性成分を添加しした資料につき，実験を行なった。
実験 / Experimental
B2O3と金属マグネシウムとの固相酸化還元反応により作製した， Mg / MgO / MgB2/MnBナノ複合体粉末を，スパークプラズマ焼結により緻密化させた。同試料を，1 ×１×5 mm程度の棒状に加工し，DCおよびAC磁化の温度依存性，印加磁場依存性，ならびに磁気抵抗を分子科学研究所，機器センター所有のSQUID型磁化測定装置を用いて測定した。MnBは強磁性体であり，超伝導近接効果と強磁性との相互作用を観察するために導入したものである。さらに，同試料の超伝導転移温度以下でのマイクロ波の吸収過程を分子科学研究所，機器センター所有のESR，発光量子効率を絶対PL量子収率測定装置にて測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
Mg / MgO / MgB2/MnBナノ複合体中の強磁性成分MnBにより，超伝導転移温度以下で磁場の値が時間変化することが明らかになった。さらに，その緩和の程度は，残留磁化の大きさと方向に依存するため，強磁性成分と外部磁化が超伝導領域で相互作用することが示唆される。結果の解釈は，今後さらに解析を必要とするが，超伝導体内部に導入した強磁性の磁束の量子化と，外部磁場によって導入された磁束の量子化の相互作用に由来する，新しい，量子現象であると推察される。また，ESR測定の結果，本試料はゼロ磁場付近で超伝導近接効果に由来する大きなマイクロ波吸収を示すことがわかった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
今回の一連の実験は，これまでとは異なる新しい実験であり，まだ，論文発表，口頭発表には至っていない。2025年度以降は，活発に発表を行なってゆく予定である。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件